CN111875303A - 一种黄金尾矿固化剂、制备方法与使用方法 - Google Patents

一种黄金尾矿固化剂、制备方法与使用方法 Download PDF

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Abstract

一种黃金尾矿固化剂、制备方法与使用方法，属于环境工程技术领域，黃金尾矿固化剂中，磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石按质量比为(1～3)∶(1～3)∶(1～3.5)∶(1～4)，其制备方法包括：分别对磷矿石、石英尾矿渣及电石渣进行水洗、烘干、破碎、碾研，凝石也经碾研，处理后，按比例混合均匀。黄金尾矿固化剂的使用方法包括：黄金尾矿与添加的黃金尾矿固化剂按比例搅拌均匀，实现固化，并在常温、常压场地中堆积三天后抗压强度能够达到61～82.8KPa，浸出液的pH界于6.9～8.35。本发明的黄金尾矿固化剂采用固体废弃物为原料，以废治废，原料来源广泛，成本低。固化后的黃金尾矿作为道路填筑用土。

Description

一种黄金尾矿固化剂、制备方法与使用方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种黄金尾矿固化剂、制备方法与与使用方法。
背景技术
黄金尾矿、磷矿石及石英尾矿渣是选矿厂在特定经济技术下，将矿石磨细，选取有用组分后排放的、堆积在尾矿库内的废弃物，即矿石分选后未加以充分利用的固体废弃物，通称为尾矿或尾矿渣。
黄金尾矿呈弱碱性，尾矿的主要成分为SiO2和CaO，同时含有一定量的Fe2O3、Ai2O3、MgO等。
目前，黄金尾矿处理的主要途径有：尾矿库堆存、焚烧法、生物法及自然降解法；对尾矿的处理利用途径包括：有价元素二次筛选回收，用作建筑材料，作矿山采空区填料，作土壤改良剂及微量元素肥料。
由于黄金尾矿粒度细，并含有选矿存在的药剂以及金属离子，遇风容易飞扬，遇水容易流失。尾矿库长期堆放，不仅占用大量土地，同时尾矿粉尘对周边环境构成危害。尾矿污染不仅损害景观，而且破坏土壤、危害生物，淤塞河道，污染大气。因此，最大限度的减少黄金尾矿的堆积、堆存和危害，实现多渠道、大规模的资源化利用迫在眉睫。
目前，我国大量兴建的高速公路，省道、国道及乡间村道建设中需使用数量巨大的不可再生的砂石、粘土资源作为路基的填筑材料，这对经济发达的东部地区，砂石与土地资源十分紧缺的情形中，这种毁地筑路的建设模式无疑要受到一定的限制或制约。
尾矿库建库耗地，筑路填方毁地，无疑是对人们赖以生存的土地资源的蚕食与浪费，不符合建设资源节约型社会国策。
如若能使黄金尾矿、磷矿石及石英尾矿渣合利的资源化利用，用作路基填筑材料，才是改弦更张的科学方法，利在当今，加快了尾矿库周转速度，减少了尾矿库和建库场地占用面积，替代粘土用作路基填筑材料，降低了不可再生的土地资源消耗，对于节约投资、优化路基工程质量；防止尾矿库的多种地质溃坝的自然灾害、危害生态环境及下游人民的生命财产安全，具有重要的技术价值，经济效益、环境与社会效益显著。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是为了进一步深化黄金尾矿、磷矿石及石英尾矿渣的资源再生利用问题，提供一种黄金尾矿固化剂、制备方法与使用方法。
该固化剂采用磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石为固化剂的原料，利用固体废弃物自身固有的化学成分的化学性质和相互间的活性激发功能，配用凝石激发剂拥有的活性成分共同激活作用制成的黄金尾矿固化剂，混合在黄金尾矿中，实现黄金尾矿的固化稳定化。
本发明的黄金尾矿固化剂，由磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石组成，成分按质量比为磷矿石∶石英尾矿渣∶电石渣∶凝石＝(1～3)∶(1～3)∶(1～3.5)∶(1～4)进行混合；其中，磷矿石的磷品位为22～35％，电石渣的Ca(OH)2品位为62～75％：磷矿石、石英尾矿渣、电石渣、凝石粒度均≤100目。
其中，磷矿石含有成分按质量百分比为：氟磷灰石20～38％，石英13～42％，白云石16～69％；石英尾矿渣含有成分按质量百分比为：二氧化硅87～95.73％，三氧化铝1.2～1.55％，氧化钙0.19～0.21％；电石渣含有成分按质量百分比为：氧化钙60～75％，石英6～15％，氧化镁2～5％，氧化铝0.50～1％，三氧化铁1～3％；凝石为激发剂：由矿渣、钢渣、粉煤灰、煤矸石和赤泥的一种或一种以上的工业废弃物与成岩剂组成，成岩剂为氢氧化钙、硫酸钙、硫酸钠和硅酸钠的一种或一种以上物质组成，是一种硅铝基胶凝材料，由潍坊凝石山水水泥有限公司、北京蓝资集团出品。
采用的黄金尾矿、磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石因产地不同，同产地的不同批次出产的矿物质成分、含量及颗粒硬度不仍相同，指标也有不同。
本发明的黄金尾矿固化剂制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将磷矿石、石英尾矿渣和电石渣，分别用水清冼后，在95～105℃条件下烘干6～8h；
步骤2、采用破碎机将磷矿石、石英尾矿渣和电石渣分别逐级破碎至1mm以下，再采用轮碾机分别进行碾研，凝石也经碾研；破碎、碾研后各种原料粒径均≤100目；
步骤3、在常温下，将经过处理后的磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石按照黄金尾矿固化剂的配比混合均匀，形成黄金尾矿固化剂。
上述的黄金尾矿固化剂的制备方法的步骤2中用双转子破碎机将磷矿石、石英尾矿渣、电石渣进行破碎，采用LNJ_3600型细碎轮碾机进行碾研，凝石也进行碾研。
上述的黄金尾矿固化剂的制备方法的步骤2中，磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石的轮碾机碾研时间均为3～5h，优选4h。
本发明的黄金尾矿固化剂的使用方法，包括以下步骤：
将黄金尾矿与黄金尾矿固化剂，按质量比为1∶(0.04～0.12)加入到2LJ系列双轴搅拌机，在常温下搅拌4～6min，搅拌均匀，实现黄金尾矿的固化，固化后的黄金尾矿用作路基的填筑材料。
所用的黄金尾矿取自黄金矿厂在特定的工艺流程下，将黄金原矿破碎、磨细，进而选取其中有价金属元素之后排放的、堆积在尾矿库内的黄金尾矿。
本发明的有益效果：
1、本发明的一种黄金尾矿固化剂，应用于堆积在尾矿库内的黄金尾矿的固化处理，采用磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石作为固化剂的原料，将磷矿石、石英尾矿渣、电石渣分别用水清洗、烘干，分别逐级破碎后轮碾机碾研，凝石也经碾研的预处理优化工艺；水洗去除矿物质存在的可溶性盐的泥状物质，消除可溶性盐后继水化反应固化体系的不良影响，增强胶凝反应的速率，保证黄金尾矿固化体系的稳定与强度的增强。
2、黄金尾矿固化剂固化体系，尾矿、电石渣的破碎、轮碾及凝石材料的轮碾物理处理方法，使尾矿、电石渣和凝石细碎均化、颗粒比表面积增大，表面破损、裂痕，水分子更易浸入，溶解、溶蚀固化剂的减性成分与黄金尾矿颗粒内的二氧化硅、氧化铝、氧化钙等活性氧化物接触，在电石渣水化产物Ca(OH)2和凝石产生的碱性激活作用下，生成硅铝基凝胶物质：固化体系中的尾矿、电石渣、凝石及黄金尾矿中存在的重金属，由于硅铝基凝胶的整体胶凝作用与尾矿作为路基使用前、机械的压实物理作用及压实后的后期保养作用、包裹作用、重金属元素被整体固结，形成黄金尾矿整体的不溶物；调节黄金尾矿固化体系整体的稳定性，保证黄金尾矿固化体系中活性氧化物的充分激发，生成的硅铝基凝胶物质实现黄金尾矿的固化。
3、该固化剂完全采用固体废弃物为原料，原料来源广泛、充足，成本低廉；利用固体废弃物自身化学成分和相互间的超叠加效应，赋予混合材料活性组分的稀释分散作用、活性激发作用，使之形成多晶聚集体结构，使固化后的黄金尾矿强度增强，成为筑路路基填筑材料，是废弃矿物以废治废、变废为宝、废物资源化利用的新的创举。
4、与传统筑路用土方法相比，采用本发明的固化剂，固化稳定性效果好，且制备工艺简单，固化后的黄金尾矿对环境不造成二次污染。
5、本发明技术坚持节土、省地、利废、环保的原则，是响应建设资源节约型社会的积极行动，具有显著的社会、环境、经济效益，是循环经济技术领域里可持续发展的产业。
具体实施方式
实施例1
本实施例的黄金尾矿固化剂，由磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石组成，成分按质量比为磷矿石∶石英尾矿渣∶电石渣∶凝石＝1∶1∶1∶1∶1进行混合；
其中磷矿石的磷品位为22％，电石渣的Ca(OH)2品位为62％，磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石粒度均为≤100目。
磷矿石含有成分按质量百分比为：氟磷灰石22％，石英32％，白云石16％；石英尾矿渣含有成分按质量百分比为：二氧化硅87％，三氧化铝1.2％，氧化钙0.19％；电石渣含有成分按质量百分比为：氧化钙65％，石英6％，氧化镁3％，氧化铝0.50％，三氧化铁1％；凝石为激发剂，由钢渣、矿渣、粉煤灰、煤矸石和赤泥的一种或一种以上工业废弃物与成岩剂组成，成岩剂为氢氧化钙、硫酸钠和硅酸钠的一种或一种以上物质组成。
本实施例的黄金尾矿固化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将磷矿石、石英尾矿渣、电石渣、分别用水清洗后，在100℃条件下烘干6h；
步骤2、采用双转子破碎机将磷矿石、石英尾矿渣和电石渣分别逐级破碎至1mm以下，再采用LNJ_3600型细碎轮碾机进行碾研，凝石也进行碾研，碾研时间均为4h，破碎、碾研后各种物料粒径≤100目；
步骤3、在常温下，将经过处理后的磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石按照黄金尾矿固化剂的配比混合均匀，形成黄金尾矿固化剂。
本实施例的黄金尾矿固化剂的使用方法，包括以下步骤：
将黄金尾矿投加到2LJ_系列双轴搅拌机，添加黄金尾矿固化剂，黄金尾矿与添加的黄金尾矿固化剂的质量比为1∶0.05，在常温条件下，开动搅拌机搅拌4min，搅拌均匀，实现黄金尾矿的固化。
本实施例中固化后的黄金尾矿在常温常压场地堆积3天后，采用万能试验机测量其抗压强度为62.5kPa：根据标准HJ557_2010，采用水平震荡法，用pH计测量浸出液的pH，pH为6.9。
实施例2
本实施例的黄金尾矿固化剂，由磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石组成，成分按质量比为磷矿石∶石英尾矿渣∶电石渣∶凝石＝2∶1∶2∶3进行混合；其中，磷矿石的磷品位为25％，电石渣的Ca(OH)2品位为67％，磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石粒度均≤100目。
磷矿石含有成分按质量百分比为：氟磷灰石25％，石英21％，白云石48％；石英尾矿渣含有成分按质量百分比为：二氧化硅89.5％，三氧化铝1.3％，氧化钙0.19％；电石渣含有成分按质量百分比为：氧化钙67％，石英7.23％，氧化镁2.90％，氧化铝0.6％，三氧化铁1.8％；凝石为激发剂，由钢渣、矿渣、粉煤灰、煤矸石和赤泥的一种或一种以上工业废弃物与成岩剂组成，成岩剂为氢氧化钙、硫酸钙、硫酸钠和硅酸钠的一种或一种以上的物质组成。
本实施例的黄金尾矿固化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将磷矿石、石英尾矿渣、电石渣，分别用水清洗后，在105℃条件下烘干7h；
步骤2、采用双转子破碎机将磷矿石、石英尾矿渣和电石渣分别逐级破碎至1mm以下，再采用LNJ_3600型细碎轮碾机进行碾研，凝石也进行碾研，碾研时间均为4h，破碎、碾研后各种物料粒径≤100目；
步骤3、在常温下，将经过处理后的磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石按黄金尾矿固化剂的配比混合均匀形成黄金尾矿固化剂。
本实施例的黄金尾矿固化剂的使用方法，包括以下步骤：
将黄金尾矿投加到2LJ系列双轴搅拌机，添加黄金尾矿固化剂，黄金尾矿与添加的黄金尾矿固化剂的质量比为1∶0.07，在常温条件下，开动搅拌机搅拌4min，搅坢均匀，实现黄金尾矿的固化。
本实施例中固化后的黄金尾矿在常温常压场地堆积3天后，采用万能试验机测量其坑压强度为65kPa：根据标准HJ557_2010，采用水平振荡法，用pH计测量浸出液的pH，pH为7.3。
实施例3
本实施例的黄金尾矿固化剂，由磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石组成，成分按质量比为磷矿石∶石英尾矿渣∶电石渣∶凝石＝1∶1∶3∶3进行混合；其中，磷矿石的磷品位为29％，电石渣的Ca(OH)2品位为71％，磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石粒度均≤100目。
磷矿石含有成分按质量百分比为：氟磷灰石29％，石英19.2％，白云石49％；石英尾矿渣含有成分按质量百分比为：二氧化硅89.5％，三氧化铝1.5％，氧化钙0.23％；电石渣含有成分按质量百分比为：氧化钙67％，石英7.23％，氧化镁2.90％，氧化铝0.6％，三氧化铁1.80％；凝石为激发剂，由钢渣、矿渣、粉煤灰、煤歼石和赤泥的一种或一种以上工业废弃物与成岩剂组成，成岩剂为氢氧化钙、硫酸钙、硫酸钠和硅酸钠的一种或一种以上物质组成。
本实例的黄金尾矿固化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将磷矿石、石英尾矿渣、石渣分别用水清洗后，在105℃条件下烘干7h；
步骤2、采用双转子破碎机将磷矿石、石英尾矿渣、电石渣分别破碎至1mm以下，采用LNJ_3600型细碎轮碾机分别进行碾研，凝石也经碾研，碾研时间均为4h，破碎、碾研后各种物料粒径均≤100目；
步骤3、在常温下，将经过处理的磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石按照黄金尾矿固化剂的配比混合均匀，形成黄金尾矿固化剂。
本实施例的黄金尾矿固化剂的使用方法，包括以下步骤：
将黄金尾矿投加到2LJ系列双轴搅拌机，添加黄金尾矿固化剂，黄金尾矿与添加的黄金尾矿固化剂的质量比为1∶0.09，在常温条件下，开动搅拌机搅拌6min，搅拌均匀，实现黄金尾矿的固化。
本实施例中固化后的黄金在常温常压场地堆积3天后，采用万能试验机测量其抗压强度72.1kPa：根据标准HJ557_2010，采用水平震荡法，用pH计测量浸出液pH，Ph为8.2。
实施例4
本实施例的黄金尾矿固化剂，由磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石组成，成分按质量比为磷矿石∶石英尾矿渣∶电石渣∶凝石＝1∶1∶2∶4进行混合；其中，磷矿石的磷品位为35％，电石渣的Ca(OH)2品位为75％，磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石粒度均≤100目。
磷矿石含有成分按质量百分比为：氟磷灰石35％，石英42％，白云石18.32％；石英尾矿渣含有成分按质量百分比为：二氧化硅95.73％，三氧化铝1.55％，氧化钙、0.21％；电石渣含有成分按质量百分比为：氧化钙71.3％，石英15％，氧化镁5％，氧化铝1％，三氧化铁3％；凝石为激发剂，由钢渣、矿渣、粉煤灰、煤矸石和赤泥的一种或一种以上工业废弃物与成岩剂组成，成岩剂为氢氧化钙、硫酸钙、硫酸钠和硅酸钠的一种或一种以上物质组成。
本实施例的黄金尾矿固化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将磷矿石、石英尾矿渣和电石渣，分别用水清洗后，在105℃条件下烘干6h；
步骤2、采用双转子破碎机将磷矿石、石英尾矿渣和电石渣分别破碎至1mm以下，采用LNJ_3600型细碎轮碾机分别进行碾研，凝石也经碾研，碾研时间均为4h，破碎、碾研后各种物料粒径均≤100目；
步骤3、在常温下，将经过处理的磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石按照黄金尾矿固化剂的配比混合均匀，形成黄金尾矿固化剂。
本实施例的黄金尾矿固化剂的使用方法，包括以下步骤：
将黄金尾矿投加到2LJ系列双轴搅拌机，添加黄金尾矿固化剂，黄金尾矿与添加的黄金尾矿固化剂的质量比为1∶0.12，在常温条件下，开动搅拌机搅拌6min，搅拌均匀，实现黄金尾矿的固化。
本实施例中固化后的黄金尾矿在常温常压场地堆积3天后，采用万能试验机测量其抗压强度为82.8kPa：根据标准HJ557_2010，采用水平震荡法，用pH计量浸出液的pH，pH为8.35。

Claims (4)

1.一种黄金尾矿固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将磷矿石、石英尾矿渣、电石渣，分别用水清洗后在95～105℃条件下烘干6～8h；按质量比为磷矿石∶石英尾矿渣∶电石渣∶凝石＝(1～3)∶(1～3)∶(1～3.5)∶(1～4)，其中，磷矿石的磷品位为22～35％，电石渣的Ca(OH)2品位为62％～75％；磷矿石含有成分按质量百分比为：氟磷灰石为20～38％，石英为13～42％，白云石为16～69％；石英尾矿渣含有成分按质量百分比为：二氧化硅87～95.73％，三氧化铝1.2～1.55％，氧化钙0.19～0.21％；电石渣含有成分按质量百分比为：氧化钙60～75％，石英6～15％，氧化镁2～5％，氧化铝0.50～1％，三氧化铁1～3％；凝石为激发剂：是由多种工业废渣与成岩剂组成。
步骤2、采用破碎机将磷矿石、石英尾矿渣、电石渣分别逐级破碎1mm以下，再采用轮碾机分别进行碾研，凝石也经碾研；破碎、碾研后各种物料粒径均≤100目。
步骤3、在常温下，将经过处理的磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石按照黄金尾矿固化剂的配比混合均匀，形成黄金尾矿固化剂。
2.根据权利要求1所述的黄金尾矿固化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，采用双转子破碎机将磷矿石、石英尾矿渣、电石渣进行破碎，采用LNJ_3600型细碎轮碾机进行碾研，凝石也经细碎轮碾机进行碾研。
3.根据权利要求1所述的黄金尾矿固化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，磷矿石、石英尾矿渣、电石渣和凝石的碾研时间均为3～5h。
4.一种黄金尾矿固化剂的使用方法，其特征在于，采用权利要求1所述的黄金尾矿固化剂，包括以下步骤：将黄金尾矿与黄金尾矿固化剂，按1∶(0.04～0.12)加入到2LJ系例双轴搅拌机，在常温下搅拌4～6min，搅拌均匀，实现黄金尾矿的固化；所用的黄金尾矿，取自黄金选矿厂在特定旳工艺流程下，将黄金原矿破碎、磨细进而选取其中有价黄金元素之后排放的、堆积在尾矿库内的黄金尾矿。
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